Question

【題目】蘊(yùn)藏在海底的大量“可燃冰”，其開(kāi)發(fā)利用是當(dāng)前解決能源危機(jī)的重要課題。CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH3=+akJ·mol-1

化學(xué)鍵	C—H	H—H	H—O
鍵能kJ/mol	b	c	d

(1)寫(xiě)出甲烷的結(jié)構(gòu)式___________

(2)C=O的鍵能為_______________kJ/mol(用含a、b、c、d的式子表示)

(3)恒溫條件下，在體積恒為0.5L的密閉容器中通入一定量甲烷和水蒸氣，發(fā)生上述反應(yīng)。測(cè)得甲烷物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下表所示。0～10min內(nèi)用H2O的濃度表示該反應(yīng)的平均速率為υ(H2O)=_____________

時(shí)間/min	0	10	20	40	50	60
n(CH4)/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10	0.10

(4)恒溫恒容情況下，下列敘述能說(shuō)明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______________。

a．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變b．CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)比為1﹕4

c．混合氣體的密度保持不變d．1molCO2生成的同時(shí)有4molH-H鍵斷裂

(5)寫(xiě)出甲烷燃料電池，以KOH溶液為介質(zhì)時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式______

Answer 1

【答案】 2b+2d-2c- 0.06molL1min1 ad 10OH－+CH4－8e－=+7H2O

【解析】

(1)甲烷的分子式為CH4，甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)式為：，

故答案為：；

(2)根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和計(jì)算，ΔH3=4b+4d-2E(C=O)-4c=a，解得：E(C=O)= 2b+2d-2c-，

故答案為：2b+2d-2c-；

(3) 0～10min內(nèi)甲烷的反應(yīng)物質(zhì)的量變化量為：0.50 mol -0.35 mol =0.15mol，，根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可得υ(H2O)= ，

故答案為：0.06molL1min1；

(4) a．反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，氣體的物質(zhì)的量增加，則反應(yīng)過(guò)程中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是變量，當(dāng)其保持不變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a可說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

b．CO2和H2均為產(chǎn)物，反應(yīng)過(guò)程中兩者的物質(zhì)的量之比始終等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，體積分?jǐn)?shù)比為1﹕4不變，故b不可說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

c．反應(yīng)過(guò)程中氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，則氣體的密度始終保持恒定，因此混合氣體的密度保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

d．1molCO2生成是正向反應(yīng)，同時(shí)有4molH-H鍵斷裂是逆向反應(yīng)，且速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

故答案為：ad；

(5)甲烷燃料電池負(fù)極是甲烷反應(yīng)轉(zhuǎn)變成二氧化碳，在堿性條件最終轉(zhuǎn)變成碳酸根離子，負(fù)極反應(yīng)式為：10OH－+CH4－8e－=+7H2O，

故答案為：10OH－+CH4－8e－=+7H2O；